石英粉在澆注料中的應用
石英粉的作用機理較復雜,一般認為是填充作用和凝聚結合的共同作用。傳統耐火澆注料的耐火骨料和粉料級配,雖然堆積密度較大、也較致密,但還是有總舵的孔隙被過量的水填滿,水排除后,留下許多孔隙;當采用石英粉后,這些孔隙就被石英粉填充,極少量的微孔被水填滿。這樣,耐火澆注料的拌和水量降低,成型體重的水排除后,留下的孔隙也較少。也就是說,加入石英粉可降低拌和用水量,同事能提高體積密度和降低顯氣孔率。
澆注料中的石英粉SiO2微粉應用于澆注料主要有兩種:一種是生產金屬硅或硅鐵的副產品,另一種是高純硅石制成的,這兩種產品均為無定形的非晶質材料。前者呈中空球狀,有活性,不團聚,填充性好;后者呈顆粒狀無活性。摻入澆注料凝結后,SiO2表面形成硅醇基,經干燥脫水架橋,形成硅氧烷網狀結構,溫度升高不易斷裂,提高了中溫強度,而且高溫下與Al2O3生成莫來石,也有利于材料強度的提高。因此,石英粉在低水泥、超低水泥及無水泥澆注料中得到廣泛應用。
SiO2與適當的分散劑共同使用,加入澆注料中,由于石英粉是具有明顯球形的粒子, 很容易進入澆注料中微小的空隙,加之粒徑又小,所以不僅減水效果良好,而且提高了耐火澆注料的致密程度,使其在烘干后留下的孔隙減少,氣孔率降低,從而提高了強度和高溫使用性能。同時,活性石英粉在水中形成了膠體,膠體粒子在其周圍吸附了分散劑形成溶媒層, 從而增大了澆注料的流動性, 改善了其成型性能。此外,由于石英粉的顆粒細小、表面自由能大、晶格缺陷多、活性大,在中、高溫下較易發生固相燒結反應和與高鋁質耐火材料中的Al2O3發生莫來石化反應, 從而提高了低水泥耐火澆注料的燒后強度和高溫性能。
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